一种基于多源信息融合的螺杆真空泵自适应节能运行系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多源信息融合的螺杆真空泵自适应节能运行系统，涉及螺杆真空泵运行系统领域，包括多源传感单元、边缘智能处理单元、自适应决策引擎、执行器阵列和云边协同平台；该系统多源传感单元实时捕捉真空压力、电流谐波、温度场及机械状态等多维信息，结合边缘智能处理单元的高效特征提取，使负载识别精度与响应速度大幅提升；自适应决策引擎基于动态更新的高斯过程回归模型，精准追踪最低能耗转速点，彻底消除传统控制因反馈滞后与负载误判导致的冗余能耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及螺杆真空泵运行系统领域，尤其涉及一种基于多源信息融合的螺杆真空泵自适应节能运行系统。

技术介绍

1、螺杆真空泵是利用一对螺杆，在泵壳中作同步高速反向旋转而产生的吸气和排气作用的抽气设备，它是油封式真空泵的更新换代产品，能抽除含有大量水蒸汽及少量粉尘的气体场合，在国内制药、化工、半导体等对清洁真空要求较高的企业领域得到广泛应用。

2、螺杆真空泵传统控制存在一定不足：

3、（1）感知维度单一：依赖真空度或电流基波的反馈，导致负载响应延迟增高，气体负荷突变时能耗激增；粉尘积聚工况下容易因忽略电流谐波特征，导致负载识别偏差较大。

4、（2）可靠性保护失准：现有热保护方案采用轴承单点测温，无法捕捉转子内部高温热点，热变形量达设计间隙的70%时仍无预警。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术问题，本专利技术提供一种基于多源信息融合的螺杆真空泵自适应节能运行系统。

2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方啊是：一种基于多源信息融合的螺杆真空泵自适应节能运行系本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于多源信息融合的螺杆真空泵自适应节能运行系统，其特征在于，包括多源传感单元、边缘智能处理单元、自适应决策引擎、执行器阵列和云边协同平台；所述多源传感单元，由以下子模块构成：真空压力监测模块：包含安装于泵入口的绝对压力传感器及排气端的差压传感器；温度场监测模块：包括嵌入转子轴心的无线温度传感器、轴承座表面的热电偶阵列、润滑油路的红外测温仪；机械状态监测模块：含三轴MEMS振动传感器与声发射传感器，用于捕捉转子啮合特征频率及轴承缺陷冲击信号；电气特性监测模块：通过高精度电流互感器采集电机相电流波形，并计算总谐波畸变率及特定次谐波能量占比；所述边缘智能处理单元，与多源传感单元通过工业...

【技术特征摘要】

1.一种基于多源信息融合的螺杆真空泵自适应节能运行系统，其特征在于，包括多源传感单元、边缘智能处理单元、自适应决策引擎、执行器阵列和云边协同平台；所述多源传感单元，由以下子模块构成：真空压力监测模块：包含安装于泵入口的绝对压力传感器及排气端的差压传感器；温度场监测模块：包括嵌入转子轴心的无线温度传感器、轴承座表面的热电偶阵列、润滑油路的红外测温仪；机械状态监测模块：含三轴mems振动传感器与声发射传感器，用于捕捉转子啮合特征频率及轴承缺陷冲击信号；电气特性监测模块：通过高精度电流互感器采集电机相电流波形，并计算总谐波畸变率及特定次谐波能量占比；所述边缘智能处理单元，与多源传感单元通过工业以太网连接，边缘智能处理单元内置时间同步引擎和特征提取器：所述时间同步引擎采用ieee 1588v2协议对齐多传感器时标；所述特征提取器用于执行以下操作：对振动信号进行小波包分解，提取2-8khz频带的能量熵值e_v；对电流信号进行fft分析，计算3/5/7次谐波幅值比r_h；对温度场数据构建三维热力图，输出最大温度梯▽t_max；对真空压力序列计算标准差σ_p及趋势斜率k_p；所述自适应决策引擎，运行于边缘智能处理单元的实时操作系统，包含：能效优化子引擎：调用预训练的高斯过程回归模型，输入向量为[σ_p, e_v, r_h, ▽t_max]，输出为满足当前真空需求的最优转速n_opt及置信区间；热力学约束子引擎：基于有限元热-力耦合仿真构建转子热变形预测模型，输入为[轴承温度t_b，腔体温升速率dt/dt，冷却水初温t_w0]，输出为临界转速限值n_lim；当n_opt > n_lim时，触发转速约束告警；动态协调器：根据能效优化子引擎与热力学约束子引擎的输出，生成协同控制指令集：转速设定值n_set = min(n_opt, n_lim)；冷却水流量q_cool = f(▽t_max, dt/dt)；旁通阀开度θ_bypass = g(σ_p, r_h)；所述执行器阵列，用于接收自适应决策引擎的指令并执行；所述云边协同平台，用于存储压缩后的运行特征向量，每30min上传至云端；通过长短期记忆网络（lstm）更新高斯过程回归模型的超参数，并下发至边缘单元。

2.根据权利要求1所述的基于多源信息融合的螺杆真空泵自适应节能运行系统，其特征在于，所述高斯过程回归模型的核函数为复合形式：k(x_i, x_j) = θ_1 * exp(-||x_i- x_j||² / (2θ_2²)) + θ_3 * δ_ij；其中：x_i, x_j 为输入特征向量；θ_1, θ_2, θ_3为可训练超参数；δ_ij 为kronecker delta函数；模型训练采用最大似然估计法，优化目标为边缘似然函数。

3.根据权利要求1所述的基于多源信息融合的螺杆真空泵自适应节能运行系统，其特征在于，所述转子热变形预测模型的构建方法包括：建立螺杆转子的参数化有限元模型，材料属性包含温度相关的热膨胀系数α(t)；施加边界条件：热边界：轴承摩擦热源q_fric = μ(t) × ω × f_normal；力边界：气体载荷引起的轴向力f_gas = π(d² - d²)δp/4；通过正交试验设计生成训练数据集，输入变量为[t_b, dt/dt, t_w0]，输出为转子端面热...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋德峰，赵彬彬，
申请(专利权)人：山东凯恩真空技术有限公司，
类型：发明
国别省市：